Redes de Altas Prestaciones

08/04/2010
Redes de Altas Prestaciones
Tema 5 - Redes Ópticas – Curso 2010
Introducción a las Fibras Ópticas
PRINCIPIO FISICO.
El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total.
La luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un
ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el
interior de la fibra.
Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces.
Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el
núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción
mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el
recubrimiento.
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Introducción a las Fibras Ópticas
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Tipos de Fibra Optica
Atendiendo al cambio del valor del índice de refracción:
FIBRAS OPTICAS DE INDICE DE ESCALA (STEPPED-INDEX)
FIBRAS OPTICAS DE INDICE GRADUAL (GRADED-INDEX)
FIBRAS OPTICAS MONOMODO (SINGLE-MODE)
Cambio abrupto.
Cambio gradual parabólico.
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Fibras Ópticas
CARACTERISTICAS MECANICAS
Tensión: cuando se estira o contrae el cable se pueden causar fuerzas que rebasen el
porcentaje de elasticidad de la fibra óptica y se rompa o formen micro curvaturas.
Compresión: es el esfuerzo transversal.
Impacto: se debe principalmente a las protecciones del cable óptico.
Enrollamiento: existe siempre un límite para el ángulo de curvatura pero, la existencia
del forro impide que se sobrepase.
Torsión: es el esfuerzo lateral y de tracción.
APLICACIONES:
Transmisión de Luz: instrumental médico y de precisión.
Transmisión de Imágenes.
Comunicaciones: A través de Láser o LED las comunicaciones se realizan a larga
distancia, con gran capacidad y velocidad.
Redes de Computadoras
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Protocolos soportados
Gigabit Ethernet:
Estándar 802.3z
Velocidad: 1000 Mb/Seg, Half y full-duplex a 1000 Mb/seg (100MB útiles)
Total Compatibilidad con 10BaseT y 100BaseT
Acceso al Medio: CSMA/CD
Medios Portadores:
500 Metros con FO MM
2000 Metros con FO SM
Fast Ethernet:
Estándar 802.3u.
Velocidad: 100 Mb/Seg Half y Full Duplex.(10 Mb útiles FD).
Acceso al Medio: CSMA/CD
Medios Portadores:
2 KM con FO MM en total.
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Protocolos soportados
FDDI / FDDI II:
Fiber Distributed Data Interface. Estándar ANSI X3T9.5, seguro, rápido, redundante.
Velocidad: 100 Mb/Seg, 80% EFICIENCIA.
Hasta 500 estaciones conectadas al anillo.
Acceso al Medio: mediante un Token con intervalos limitados.
Medios Portadores:
2,5 KM en FO MM 62.5/125 hasta 100 KM en total
ATM:
Modo de Transferencia Asíncrona , orientado a conexión.
Velocidad: DS-1 (1.544 Mbps) a OC-12 (622 Mbps). Actualmente OC-48 (2.4 Gbps)
Tecnología multipléxica que utiliza paquetes de longitud fija (basados en 53 bits de
célula) para organizar y transportar datos digitales
Medios Portadores:
FO , UTP.
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Fibras Opticas – Modos de Conexión
Cada punta de fibra óptica es terminada en “conectores” de fibra, de acuerdo a un proceso
normalizado.
Tipos de conectores más utilizados:
Conector ST, de forma de clavija guía, con cuerpo de plástico y terminal cerámico/polímero/metal.
Conector SC, de forma “push-pull”, cuerpo de plástico y terminal cerámico / polímero.
Conector LC, forma “push-pull”, cuerpo plástico y terminal cerámico / metal.
Conector MT-RJ, forma RJ-45, cuerpo plástico y terminal cerámico / polímero.
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Fibras Opticas – Modos de Conexión
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Red Optica Síncrona (Sonet)
Define un estándar para señales ópticas, una estructura de trama para el multiplexado de trafico
digital y de operaciones.
Propuesto por la Bell Research en 1985 ante el ANSI, quien normalizó la jerarquía digital para
Sonet en T1.105; la jerarquía para fibra óptica monomodo en T1.106 y la interfaz óptica en T1.117.
Se espera que proporcione la infraestructura de transporte para las telecomunicaciones
mundiales para las por lo menos dos o tres décadas próximas.
La disponibilidad creciente de ancho de banda y de configuración de SONET, proporciona
ventajas significativas sobre los viejos sistemas de telecomunicaciones.
El principal problema del estándar SONET para la transmisión de señales de datos es su rígida
estructura de tramas de tasa fija que son mucho más adecuadas para la transmisión de tráfico de
voz.
SONET define niveles de portador óptico (OC) y señales síncronas de transporte eléctricamente
equivalentes (STSs) para la jerarquía de transmisión basada en fibra óptica.
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Señales digitales de sincronización (Sonet)
En un sistema de señales síncronas, las transiciones digitales en las señales ocurren en
exactamente la misma tasa. Puede, sin embargo, haber una diferencia de fase entre las
transiciones de las dos señales, y éste mentiría dentro de límites especificados. Estas diferencias
de fase pueden ser debido la propagación retraso o inquietud introducida en la red de la
transmisión. En una red síncrona, todos los relojes son detectables a un reloj de referencia
primario (PRC).
Si dos señales numéricas son plesiócronas, sus transiciones casi ocurren en la misma tasa, con
cualquier variación dentro de límites permitidos. Por ejemplo, si dos redes deben trabajar, sus
relojes se pueden derivar a partir de distintos PRCs. Aunque estos relojes son extremadamente
exactos, han una diferencia entre un reloj y el otro. Esto se conoce como diferencia plesiócrona
En el caso de señales asincrónicas, las transiciones de las señales no ocurren necesariamente en
la misma tasa nominal. Asincrónico, en este caso, significa que la diferencia entre dos relojes es
mucho mayor que una diferencia plesiócrona. Por ejemplo, si dos relojes se derivan de los
osciladores de cuarzo, podrían ser descritos como asincrónicos..
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Señal básica Sonet
SONET define una tecnología para transportar señales de diversas capacidades con una jerarquía
síncrona, flexible, óptica.
El primer paso en el proceso de la multiplexación implica la generación del nivel más bajo o de la
señal de la base. Esta señal se refiere como señal de nivel síncrono 1, o simplemente STS-1, que
funciona a 51.84 Mbps. Las señales de alto nivel son múltiplos de número entero de STS-1,
creando la familia de las señales de STS-N
Señal
Tasa (Mbps) 125u
Capacidad
STS–1, OC–1
51.840
28 DS–1s o 1 DS–3
STS–3, OC–3
155.520
84 DS–1s o 3 DS–3s
STS–12, OC–12
622.080
336 DS–1s o 12 DS–3s
STS–48, OC–48
2,488.320
1,344 DS–1s o 48 DS–3s
STS–192, OC–192
9,953.280
5,376 DS–1s o 192 DS–3s
Jerarquía SONET
STS = Señal transporte sincrónico; OC = portador óptico
Señal
Tasa (Mbps)
Canales
DS–0
0.064
1 DS–0
DS–1
1.544
24 DS–0s
DS–2
6.312
96 DS–0s
DS–3
44.736
28 DS–1s
Jerarquía NO-SINCRÓNICA
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Señales digitales de sincronización (Sonet)
Estructura de un Frame STS-1.
Secuencia de 810 Bytes (6.480 bits).
Puede ser representado como una estructura de 90 columnas x 9 filas de 8 Bits.
A una longitud de 125 µs (8000 frames por segundo), STS-1 tiene una tasa de 51.840 Mpbs. El
orden de transmisión es de fila por fila, de izquierda a derecha.
51,840,000 bps = (9) x (90 bytes/frame) x (8 bits / byte) x (8000 frame/s)
Se conoce a esto como Tarifa de Señal STS-1, tarifa eléctrica utilizada para el transporte en
una específica pieza de hardware. El equivalente óptico es OC-1 utilizado para el transporte
a través de la fibra.
Elementos de Red.
Terminal Multiplexado: PTE, actúa como un concentrador de DS-1s. Utilizado para enlazar
terminales de multiplexado por fibra o con un regenerador de enlace.
Regenerador: cuando la distancia entre multiplexadores lo requiere.
Multiplexador Add/Drop: proveen interfaces entre redes de diferentes señales.
Conectores Digitales de Banda Ancha: aceptan varias tasas de portadora óptica, usado como
terminal de señales SONET y DS-3. Utilizado para administración de tipos de tráfico.
Digital Loop Carrier (DLC): considerado un concentrador de servicios de baja velocidad
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Señales digitales de sincronización (Sonet)
Configuraciones de Red:
Punto a Punto: formado por PTE`s (una terminal de multiplexado), linkeado por F.O. con o sin
regeneradores de enlace.
Punto a Mulipunto: arquitectura formada por un ADM central que administra varios enlaces,
facilitando el agregado de nuevos canales.
Hub de Red: acomoda mejor los cambios bruscos de crecimiento, permite agregar redes pap
simples.
Anillo: construía en base a ADM’s, en anillo con tráfico direccional/unidireccional.
Configuraciones multipunto:
Los sistemas existentes asíncronos son configurables en modo PaP, SONET soporta
multipunto y Hub.
Convergencia de ATM, Video y SONET.
La convergencia es la tendencia hacia la entrega de voz, video y datos a través de diversos
sistemas de transmisión y conmutación que proveen alta velocidad de transporte sobre
cualquier medio a cualquier ubicación.
Debido a la capacidad de ancho de banda que se ofrece, Sonet es el portador lógico para ATM.
ATM puede empaquetar servicios de distintas velocidad en el mismo medio.
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FIBRA HASTA EL HOGAR (FTTH)
Tecnología actual dirigida a usuarios finales (casas de familia, clubes, escuelas).
Instalada por proveedores locales/regionales (consorcios, municipalidades, cooperativas)
mediante distintos métodos.
Utilizado para el transporte de video, voz y datos; y otros servicios aún sin explotar.
Ventajas ???
Desventajas ???
En el mundo hay una importante cantidad de empresas de gran tamaño y sobre todo de
menor tamaño, que recurren a las conexiones remotas desde el hogar hacia la oficina.
AT&T como otras firmas han reportado millones de dólares en ahorros por permitir el trabajo
desde el hogar.
Tecnologías como DSL, cable Modem, Wireless, WiFi, Satellite han resultado insuficientes en
cuanto al ancho de banda y disponibilidad ante crecimientos.
Autor: Scott Frederick, empleado de Corning Optical Fiber ([email protected])
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Trabajo Práctico
Fundamentos de tecnología óptica y de cobre
Necesidad de reemplazar el cobre.
Ventajas de la nueva tecnología óptica.
Desventajas de la fibra óptica.
Consecuencias de la utilización de fibras ópticas.
http://www.amp.com/products/technology/articles/ifo.stm
http://www.broadbandproperties.com
http://www.corning.com
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